[發(fā)明專利]一種矩陣型自適應(yīng)濾波器遲滯控制系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911105627.2
• 申請(qǐng)日: 2019-11-13
• 公開（公告）號(hào): CN110661511B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 毛雪飛;孫思維;劉向東;黃夢(mèng)琦;陳振
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H03H21/00
• 分類號(hào): H03H21/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 劉鳳玲

1.一種矩陣型自適應(yīng)濾波器遲滯控制系統(tǒng)，其特征在于，所述遲滯控制系統(tǒng)包括：誤差計(jì)算模塊、自適應(yīng)算法模塊、壓電陶瓷執(zhí)行器和濾波器；

所述濾波器包括：第一加法器、多個(gè)延遲算子以及多個(gè)濾波單元F_i，其中i＝1,2,3...m；

所述濾波器的輸入端分別經(jīng)過i-1個(gè)延遲算子與第i個(gè)濾波單元的輸入端連接，所述濾波器的輸入端、i-1個(gè)延遲算子與第i個(gè)濾波單元構(gòu)成一級(jí)；

所述濾波單元包括：第二加法器、多個(gè)自適應(yīng)加權(quán)模塊以及多個(gè)相同寬度的Backlash算子，多個(gè)相同寬度的Backlash算子形成串聯(lián)結(jié)構(gòu)，首部Backlash算子的輸入端為濾波單元的輸入端，首部Backlash算子的輸入端信號(hào)、尾部Backlash算子的輸出端信號(hào)以及相鄰兩個(gè)Backlash算子之間的信號(hào)被引出，分別連接到各自對(duì)應(yīng)的自適應(yīng)加權(quán)模塊的輸入端，每個(gè)自適應(yīng)加權(quán)模塊的輸出端均與所述第二加法器的輸入端連接；

各所述第二加法器的輸出端均與所述第一加法器的輸入端連接，所述第一加法器的輸出作為整個(gè)濾波器的輸出；

所述誤差計(jì)算模塊的輸出和各所述自適應(yīng)加權(quán)模塊連接，所述誤差計(jì)算模塊的一個(gè)輸入是所述濾波器的期望輸出信號(hào)即參考信號(hào)，所述誤差計(jì)算模塊的另一個(gè)輸入是實(shí)際輸出信號(hào)，所述實(shí)際輸出信號(hào)為濾波器輸出信號(hào)或壓電陶瓷執(zhí)行器輸出信號(hào)；所述誤差計(jì)算模塊用于根據(jù)兩個(gè)輸入信號(hào)確定誤差信號(hào)，所述自適應(yīng)算法模塊用于根據(jù)所述誤差信號(hào)對(duì)各所述自適應(yīng)加權(quán)模塊中的權(quán)值進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，利用調(diào)整后的濾波器對(duì)所述壓電陶瓷執(zhí)行器進(jìn)行遲滯補(bǔ)償；

所述整個(gè)濾波器的輸出為：

其中W(k)表示k時(shí)刻的權(quán)值矩陣，O(k)表示k時(shí)刻的所述濾波器的各級(jí)輸出，符號(hào)表示哈達(dá)瑪積，表示將所述矩陣中所有元素進(jìn)行相加；

其中，w_i,j(k)表示第i個(gè)所述濾波單元，第j個(gè)的所述權(quán)值，初始權(quán)值設(shè)為零，P_i,j(k)為前一列的P_i,j-1(k)經(jīng)過所述Backlash算子后的輸出；

所述誤差信號(hào)定義為：

其中，y_d(k)為輸入?yún)⒖嘉灰菩盘?hào)；

所述根據(jù)所述誤差信號(hào)對(duì)各所述自適應(yīng)加權(quán)模塊中的權(quán)值進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，所述權(quán)值進(jìn)行更新的表達(dá)式為：

其中

μ為更新步長。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩陣型自適應(yīng)濾波器遲滯控制系統(tǒng)，其特征在于，自適應(yīng)算法模塊，根據(jù)所述誤差，采用LMS算法對(duì)各所述自適應(yīng)加權(quán)模塊中的權(quán)值進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。

3.一種矩陣型自適應(yīng)濾波器的遲滯控制方法，應(yīng)用于如權(quán)利要求1-2中任意一項(xiàng)所述的矩陣型自適應(yīng)濾波器的遲滯控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制方法包括：

將電壓信號(hào)輸入到所述壓電陶瓷執(zhí)行器中，得到第一輸出信號(hào)；

將所述電壓信號(hào)輸入到所述濾波器中，通過調(diào)節(jié)所述濾波器中濾波單元個(gè)數(shù)和/或?yàn)V波單元中Backlash算子個(gè)數(shù)，得到多個(gè)第二輸出信號(hào)；

根據(jù)所述第一輸出信號(hào)和各所述第二輸出信號(hào)，采用誤差計(jì)算模塊確定多個(gè)第一信號(hào)誤差；

根據(jù)各所述第一信號(hào)誤差，采用均方根誤差RMSE準(zhǔn)則確定第二信號(hào)誤差，所述第二信號(hào)誤差為第一信號(hào)誤差中的一個(gè)；

采用所述第二信號(hào)誤差對(duì)應(yīng)的濾波器對(duì)所述壓電陶瓷執(zhí)行器進(jìn)行遲滯補(bǔ)償；

所述整個(gè)濾波器的輸出為：

其中W(k)表示k時(shí)刻的權(quán)值矩陣，O(k)表示k時(shí)刻的所述濾波器的各級(jí)輸出，符號(hào)表示哈達(dá)瑪積，表示將所述矩陣中所有元素進(jìn)行相加；

其中，w_i,j(k)表示第i個(gè)所述濾波單元，第j個(gè)的所述權(quán)值，初始權(quán)值設(shè)為零，P_i,j(k)為前一列的P_i,j-1(k)經(jīng)過所述Backlash算子后的輸出；

所述誤差信號(hào)定義為：

其中，y_d(k)為輸入?yún)⒖嘉灰菩盘?hào)；

所述根據(jù)所述誤差信號(hào)對(duì)各所述自適應(yīng)加權(quán)模塊中的權(quán)值進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，所述權(quán)值進(jìn)行更新的表達(dá)式為：

其中

μ為更新步長。